Динамика транзисторного ключа.

Динамический ток, втекающий в базу, будем называть включающим током и обозначать I_Б1. Динамический ток, вытекающий из базы, будем обозначать I_Б2 и называть выключающим током. Динамические параметры, которые характеризуют быстродействие транзистора, определяются тремя значениями: время включения (или время отпирания), время выключения и время рассасывания. Время включения ‑ это промежуток времени между моментом задания тока I_Б1 и окончанием переходного процесса в схеме, а так же время перехода из отсечки в насыщение или до рабочей точки в линейном режиме. Время выключения ‑ промежуток времени в течении которого транзистор переключается от границы насыщения или от рабочей точки в линейном режиме до режима отсечки. Время рассасывания определяется временем рассасывания не основных носителей в базе.

t_ВКЛ=T_ВЭ*ln(*I_Б1/(*I_Б1-I_К,Н));

Т_ВЭ=Т_В+Т_К; Т_В=Т_А/(1-);

Т_К=*С_К*R_К;

Т_А=1/(2*п*f_A);

I_К,Н ‑ ток коллектора насыщения;

Т_ВЭ ‑ постоянная времени процесса переключения;

Т_А ‑ постоянная процесса переключения;

f_A ‑ граничная частота усиления транзистора (справочная информация);

R_К ‑ сопротивление коллектора , внешнее;

С_К ‑ паразитная емкость между Б и К;

Анализ формулы показывает, что с увеличением I_Б1 время включения уменьшается:

t_ВЫКЛ=Т_В*ln((*I_Б2+I_К,Н)/*I_Б2);

Анализ формулы показывает , что для уменьшения времени выключения необходимо увеличить I_Б2 ;

t_В=Т_в*ln((*I_Б2+*I_К,Н)/*I_Б2);

Т_В=(Т_А+Т_АI)/(1-*_И);

Анализ формулы показывает , что с увеличением I_Б2 время рассасывания уменьшается, и с увеличением I_Б1 время рассасывания увеличивается. Для увеличения быстродействия нужно пытаться увеличивать I_Б2. Когда I_Б достигает величины I_Б,Н, ток I_К фиксируется навеличине I_К,Н. Отношение I_Б1/I_К,Н=S показывает степень насыщения транзистора.

I_Б1/I_Б,Н=S;  I_Б,Н - это второе условие насыщения транзистора (первое ‑ оба диода открыты ).

Инвертор.

Будем рассматривать в следующих режимах: на входе ВУ, на входе НУ, расчет нагрузочной способности. Все эти режимы являются статическими.

При подаче на вход ВУ резисторы должны быть рассчитаны таким образом чтобы транзистор ушел в насыщение, тогда на выходе будет НУ.

При подаче на вход НУ резисторы должны бытьрассчитаны таким образом чтобы транзистор ушел в отсечку, тогда на выходе будет ВУ. Допустим что резисторы рассчитаны правильно.

Расчет инвертора.

На входе ВУ

Цепочка Е_С,R_C называется цепочкой смещения она обеспечивает повышение порогового уровня срабатывания инвертора.

Определим состояние транзистора, отключив его от базы и найдем U_Б,ХХ:

U_Б,ХХ = ((U_Х,В/R_Б) - (E_С/R_C)) / (1/R_Б+1/R_С) => Uбэ.

Тогда схема замещения со стороны базы следующая:

I_Б=I_RБ-I_С; I_RБ=(U_Х,В-U_БЭ)/R_Б;

I_Б1>=I_Б,Н; I_С=(U_БЭ+E_С)/R_C;

Определим I_Б,Н , для этого предположим ,что транзистор находится в насыщении. Тогда схема замещения со стороны К следующая:

I_К,Н=I_R,К=(E_К - U_КЭ,Н)/R_К; I_Б,Н=I_К,Н/;

I_Б,Н ‑ это такая величина I_Б, при которой транзистор находится на границе насыщения.

((U_Х,В - U_БЭ)/R_Б)-((U_БЭ+E_С)/R_C)(E_К - U_КЭ,Н)/R_К*;

I_RБ - I_С  I_К,Н/;

Если равенство выполняется то транзистор находится в насыщении , если нет то в линейном режиме . Если он находится в насыщении то U_Y = 0,1В . Если в линейном то схема замещения имеет следующий вид :

U_Y=E_К-*I_Б*R_X

Из формулы следует ,что напряжение на выходе зависит от  и, следовательно, для разных транзисторов неодинакова. Таким образом в линейном режиме величина НУ в разных схемах будет неодинакова, причем в некоторых случаях возможен переход НУ в ВУ, поэтому рабочим режимом для инвертора является насыщение. Поэтому в расчетах для насыщения транзистора необходимо учитывать минимальное .